package com.atguigu.sort;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Arrays;
import java.util.Date;

public class RadixSort {

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {53, 3, 542, 748, 14, 214};

        // 80000000 * 11 * 4 / 1024 / 1024 / 1024 =3.3G
//		int[] arr = new int[8000000];
//		for (int i = 0; i < 8000000; i++) {
//			arr[i] = (int) (Math.random() * 8000000); // 生成一个[0, 8000000) 数
//		}
        System.out.println("排序前");
        Date data1 = new Date();
        SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        String date1Str = simpleDateFormat.format(data1);
        System.out.println("排序前的时间是=" + date1Str);

        radixSort2(arr);

        Date data2 = new Date();
        String date2Str = simpleDateFormat.format(data2);
        System.out.println("排序前的时间是=" + date2Str);

        System.out.println("基数排序后 " + Arrays.toString(arr));

    }

    //基数排序方法
    public static void radixSort(int[] arr) {

        //根据前面的推导过程，我们可以得到最终的基数排序代码

        //1. 得到数组中最大的数的位数
        int max = arr[0]; //假设第一数就是最大数
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            if (arr[i] > max) {
                max = arr[i];
            }
        }
        //得到最大数是几位数
        int maxLength = (max + "").length();


        //定义一个二维数组，表示10个桶, 每个桶就是一个一维数组
        //说明
        //1. 二维数组包含10个一维数组
        //2. 为了防止在放入数的时候，数据溢出，则每个一维数组(桶)，大小定为arr.length
        //3. 名明确，基数排序是使用空间换时间的经典算法
        int[][] bucket = new int[10][arr.length];

        //为了记录每个桶中，实际存放了多少个数据,我们定义一个一维数组来记录各个桶的每次放入的数据个数
        //可以这里理解
        //比如：bucketCounts[0] , 记录的就是  bucket[0] 桶的放入数据个数
        int[] bucketCounts = new int[10];

        //这里我们使用循环将代码处理
        for (int i = 0, n = 1; i < maxLength; i++, n *= 10) {
            //(针对每个元素的对应位进行排序处理)， 第一次是个位，第二次是十位，第三次是百位..
            for (int value : arr) {
                //取出每个元素的对应位的值，相当于是桶下标
                int digit = value / n % 10;
                //放入到对应的桶中
                int j = bucketCounts[digit];
                bucket[digit][j] = value;
                bucketCounts[digit]++;
            }
            //按照这个桶的顺序(一维数组的下标依次取出数据，放入原来数组)
            int index = 0;
            //遍历每一个桶，并将桶中数据，放入到原数组
            //digit 表示桶下标，同时也相当于是二维数组的第几行。从0-9；
            for (int digit = 0; digit < bucket.length; digit++) {
                //如果桶中有数据，我们才放入到原数组
                if (bucketCounts[digit] != 0) {
                    //循环该桶，即第 digit 个桶(即第 digit 个一维数组), 放入
                    for (int l = 0; l < bucketCounts[digit]; l++) {
                        //取出元素放入到arr
                        arr[index++] = bucket[digit][l];
                    }
                    //处理后，需要将每个 bucketCounts[digit] = 0 ！！！！ 清空计数
                    bucketCounts[digit] = 0;
                }

            }
            System.out.println("第" + (i + 1) + "轮，对个位的排序处理 arr =" + Arrays.toString(arr));

        }

		/*

		//第1轮(针对每个元素的个位进行排序处理)
		for(int j = 0; j < arr.length; j++) {
			//取出每个元素的个位的值
			int digitOfElement = arr[j] / 1 % 10;
			//放入到对应的桶中
			bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[j];
			bucketElementCounts[digitOfElement]++;
		}
		//按照这个桶的顺序(一维数组的下标依次取出数据，放入原来数组)
		int index = 0;
		//遍历每一桶，并将桶中是数据，放入到原数组
		for(int k = 0; k < bucketElementCounts.length; k++) {
			//如果桶中，有数据，我们才放入到原数组
			if(bucketElementCounts[k] != 0) {
				//循环该桶即第k个桶(即第k个一维数组), 放入
				for(int l = 0; l < bucketElementCounts[k]; l++) {
					//取出元素放入到arr
					arr[index++] = bucket[k][l];
				}
			}
			//第l轮处理后，需要将每个 bucketElementCounts[k] = 0 ！！！！
			bucketElementCounts[k] = 0;

		}
		System.out.println("第1轮，对个位的排序处理 arr =" + Arrays.toString(arr));


		//==========================================

		//第2轮(针对每个元素的十位进行排序处理)
		for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
			// 取出每个元素的十位的值
			int digitOfElement = arr[j] / 10  % 10; //748 / 10 => 74 % 10 => 4
			// 放入到对应的桶中
			bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[j];
			bucketElementCounts[digitOfElement]++;
		}
		// 按照这个桶的顺序(一维数组的下标依次取出数据，放入原来数组)
		index = 0;
		// 遍历每一桶，并将桶中是数据，放入到原数组
		for (int k = 0; k < bucketElementCounts.length; k++) {
			// 如果桶中，有数据，我们才放入到原数组
			if (bucketElementCounts[k] != 0) {
				// 循环该桶即第k个桶(即第k个一维数组), 放入
				for (int l = 0; l < bucketElementCounts[k]; l++) {
					// 取出元素放入到arr
					arr[index++] = bucket[k][l];
				}
			}
			//第2轮处理后，需要将每个 bucketElementCounts[k] = 0 ！！！！
			bucketElementCounts[k] = 0;
		}
		System.out.println("第2轮，对个位的排序处理 arr =" + Arrays.toString(arr));


		//第3轮(针对每个元素的百位进行排序处理)
		for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
			// 取出每个元素的百位的值
			int digitOfElement = arr[j] / 100 % 10; // 748 / 100 => 7 % 10 = 7
			// 放入到对应的桶中
			bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[j];
			bucketElementCounts[digitOfElement]++;
		}
		// 按照这个桶的顺序(一维数组的下标依次取出数据，放入原来数组)
		index = 0;
		// 遍历每一桶，并将桶中是数据，放入到原数组
		for (int k = 0; k < bucketElementCounts.length; k++) {
			// 如果桶中，有数据，我们才放入到原数组
			if (bucketElementCounts[k] != 0) {
				// 循环该桶即第k个桶(即第k个一维数组), 放入
				for (int l = 0; l < bucketElementCounts[k]; l++) {
					// 取出元素放入到arr
					arr[index++] = bucket[k][l];
				}
			}
			//第3轮处理后，需要将每个 bucketElementCounts[k] = 0 ！！！！
			bucketElementCounts[k] = 0;
		}
		System.out.println("第3轮，对个位的排序处理 arr =" + Arrays.toString(arr)); */

    }

    //基数排序方法
    public static void radixSort2(int[] arr) {

        //根据前面的推导过程，我们可以得到最终的基数排序代码

        //1. 得到数组中最大的数的位数
        int max = arr[0]; //假设第一数就是最大数
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            if (arr[i] > max) {
                max = arr[i];
            }
        }
        //得到最大数是几位数
        int maxLength = (max + "").length();


        //定义一个二维数组，表示10个桶, 每个桶就是一个一维数组
        //说明
        //1. 二维数组包含10个一维数组
        //2. 为了防止在放入数的时候，数据溢出，则每个一维数组(桶)，大小定为arr.length
        //3. 名明确，基数排序是使用空间换时间的经典算法
        int[][] bucket = new int[10][arr.length];

        //为了记录每个桶中，实际存放了多少个数据,我们定义一个一维数组来记录各个桶的每次放入的数据个数
        //可以这里理解
        //比如：bucketCounts[0] , 记录的就是  bucket[0] 桶的放入数据个数
        int[] bucketCounts = new int[10];

        //这里我们使用循环将代码处理
        for (int i = 0, n = 1; i < maxLength; i++, n *= 10) {
            //(针对每个元素的对应位进行排序处理)， 第一次是个位，第二次是十位，第三次是百位..
            for (int value : arr) {
                //取出每个元素的对应位的值，相当于是桶下标
                int digit = value / n % 10;
                //放入到对应的桶中
                int j = bucketCounts[digit];
                bucket[digit][j] = value;
                bucketCounts[digit]++;
            }
            //按照这个桶的顺序(一维数组的下标依次取出数据，放入原来数组)
            int index = 0;
            //遍历每一个桶，并将桶中数据，放入到原数组
            //digit 表示桶下标，同时也相当于是二维数组的第几行。从0-9；
            for (int digit = 0; digit < bucket.length; digit++) {
                //如果桶中有数据，我们才放入到原数组
                if (bucketCounts[digit] != 0) {
                    //循环该桶，即第 digit 个桶(即第 digit 个一维数组), 放入
                    for (int l = 0; l < bucketCounts[digit]; l++) {
                        //取出元素放入到arr
                        arr[index++] = bucket[digit][l];
                    }
                    //处理后，需要将每个 bucketCounts[digit] = 0 ！！！！ 清空计数
                    bucketCounts[digit] = 0;
                }

            }
            System.out.println("第" + (i + 1) + "轮，对个位的排序处理 arr =" + Arrays.toString(arr));

        }
    }


    public static void radixSort3(int[] arr) {
        int length = arr.length;


        int[][] buckets = new int[10][length];
        int[] bucketCounts = new int[10];

        // 得到数字中最大的数
        int max = arr[0];
        for (int i = 1; i < length; i++) {
            if (max < arr[i]) {
                max = arr[i];
            }
        }
        // 最大数的位数，也表示比较几次，
        int maxLength = (max + "").length();

        // maxLength =1 表示比较个位，
        // maxLength =2 表示比较个位，十位
        // 以此类推，个十百千万
        // 循环装桶里
        // n的作用此次比较的是哪个位数的值，
        // =1 表示此轮比较个位，
        // =2 表示此轮比较十位，按照个十百千万类推，
        for (int i = 0, n = 1; i < maxLength; i++, n *= 10) {
            //根据X位数数值装在对应的桶里，
            for (int value : arr) {
                // 每次循环 位数提升一级
                // 个位数是多少，就在第几个桶。
                int digit = value / n % 10;

                //x表示第digit个桶中目前有x个数字了，
                int x = bucketCounts[digit];
                buckets[digit][x] = value;

                // 累计几号桶有几个元素
                bucketCounts[digit]++;
            }
            // 将桶中的数据，取出来，重新放arr里面
            int arrIndex = 0;
            for (int j = 0; j < buckets.length; j++) {
                // 确定 第j个桶里有几个有效数字，省的把无效的也取出来了
                int count = bucketCounts[j];
                // 取出第j个桶中的有效数字 放入arr中
                for (int k = 0; k < count; k++) {
                    arr[arrIndex++] = buckets[j][k];
                    //桶中数取出来之后就重置为0,这一步可写可不写，
                    //因为count里给出了取数的范围
                    buckets[j][k] = 0;
                }
                // 第j个桶取完了,将第一个桶中记录的数改为0，
                // 再继续取下一个桶
                bucketCounts[j] = 0;
            }
            // 所有桶 都取完了，进行下一个位数的计算，
            // 按照 个十百千万这种顺序
            System.out.println("第" + (i + 1) + "轮，arr =" + Arrays.toString(arr));

        }

    }
}





















